增强粘结力的组合物及其用途.pdf

本发明提供一种增强粘结力的组合物及其用途；所述增强粘结力的组合物包括如下重量份数的各组分：甲基丙烯酸烯丙酯10-25，双甲基丙烯酸乙二醇酯5-10，甲苯二异氰酸酯3-7。本发明还涉及所述增强粘结力的组合物在制备木制部件连接用胶水中的用途。本发明的增强粘结力的组合物能够显著提升木制部件连接用胶水的综合性能，使得胶水在热稳定性能，初干时间，耐水性能，粘结强度和固化时间等指标上具有优异表现，综合性能优越。

权利要求书
1.  一种增强粘结力的组合物，其特征在于，所述增强粘结力的组合 物包括如下重量份数的各组分：
甲基丙烯酸烯丙酯10-25，
双甲基丙烯酸乙二醇酯5-10，
甲苯二异氰酸酯3-7。

2.  根据权利要求1所述的增强粘结力的组合物，其特征在于，所述 增强粘结力的组合物包括如下重量份数的各组分：
甲基丙烯酸烯丙酯15-22，
双甲基丙烯酸乙二醇酯7-9，
甲苯二异氰酸酯4-6。

3.  根据权利要求1所述的增强粘结力的组合物，其特征在于，所述 增强粘结力的组合物包括如下重量份数的各组分：
甲基丙烯酸烯丙酯19，
双甲基丙烯酸乙二醇酯8，
甲苯二异氰酸酯5。

4.  一种如权利要求1所述的增强粘结力的组合物在制备木制部件连 接用胶水中的用途。

5.  根据权利要求4所述的用途，其特征在于，所述木制部件连接用 胶水包括如下重量份数的各组分：
聚醋酸乙烯酯700-1050，
醋酸乙烯酯300-350，
聚乙烯醇120-145，
邻苯二甲酸二丁酯60-100，
二甘醇二苯甲酸酯20-40，
辛醇10-15，
异丙醇30-45，
碳酸氢钠35-50，
水1400-1500，
乳化剂40-50，
引发剂5-10。

6.  根据权利要求5所述的用途，其特征在于，所述乳化剂为十二烷 基苯磺酸钠或油酸钠。

7.  根据权利要求5所述的用途，其特征在于，所述引发剂为过硫酸 钾或过硫酸铵。

说明书增强粘结力的组合物及其用途
技术领域
本发明涉及化工技术领域，尤其涉及一种增强粘结力的组合物及其用 途。
背景技术
目前，门窗的门槛行业比较低，行业竞争比较混乱，为提高产品的品 质和市场竞争力，需要进行不断的改进。在建筑外窗工程上被广泛应用的 高档节能木制门窗包括：纯木门窗、铝包木门窗、木铝复合门窗三大品种。 而木铝复合门窗因其外侧为隔热铝合金型材，内侧为木装饰型材，因此更 能适应南方多雨、高温、潮湿的气候条件。现在国内市场加工制作木铝复 合门窗的结构不合理，铝压条装配要二次加工，且在抗风压、气密性和隔 音、隔热等性能方面也不是很理想，依然存在有相当部分的能源损耗。
通常的高档木窗中，其中的木制件连接的方式如下：相邻的两个木制 件中，其中一个木制件设置有开槽，另一木制件设置有与开槽配合的卡扣， 通过开槽与卡扣的配合将木制件进行连接固定；为一步增强固定的牢固 度，通常还在相邻的木制件之间涂布胶水；木窗在使用过程中要承受目前 日益恶化的环境侵蚀，尽可能延长正常使用时间，同时还要兼顾环保性， 保证使者者的身体健康，因此对木制件之间涂布的胶水提出了更高的要 求。现有技术中通常胶水环保度，固化时间，粘结强度等综合性能还难以 满足生产实践的需求。
经对现有技术的检索发现，中国发明专利申请02109653.8(公开日 2003年11月19日)披露了一种强力白乳胶，具体由聚乙烯醇，氢氧化 钠，淀粉，盐酸，甲醛，尿素，水组成，这种白乳胶抗冻性好，不易沉淀， 不分层，工艺简单。但这种胶水含有甲醛和尿素，环保性能差。
中国发明专利申请201310012677.2(公开日2013年1月14日)披 露了一种改性白乳胶，该改性白乳胶包括醋酸乙烯酯，丙烯酸，丙烯酸丁 酯，引发剂和乳化剂，制得的改性白乳胶粘度大，可在室温下成膜，粘结 强度大，耐水性好。这种胶水采用的醋酸乙烯酯毒性大，不够环保。
中国发明专利申请201410004735.1(公开日：2014年4月16日)披露 了一种环保型白乳胶，所述的胶水包括：聚乙烯醇PVA、醋酸乙烯酯VAC、 丙烯酸AA、丙烯酰胺AM、过硫酸铵、阴离子乳化剂A-102、烷基聚氧乙 烯醚LCN-287非离子乳化剂；玉米淀粉、透明粉、增塑剂、二甘醇二苯 甲酸酯DEDB、防腐剂KSG-201、氢氧化钠、和甲醇；但这种胶水依然使用 了具有毒性的醋酸乙烯酯，环保性能较差。
同时，现有技术中披露的相关胶水在使用效果上综合性能也较差，尚 无法满足高档节能木制门窗品质的相关要求。
发明内容
在下文中给出关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方 面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它 并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范 围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详 细描述的前序。
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种增强粘结力的组合 物及其用途。本发明的增强粘结力的组合物能够显著提升木制部件连接用 胶水的综合性能。
第一方面，本发明涉及一种增强粘结力的组合物，所述增强粘结力的 组合物包括如下重量份数的各组分：
甲基丙烯酸烯丙酯10-25，
双甲基丙烯酸乙二醇酯5-10，
甲苯二异氰酸酯3-7。
第二方面，本发明还涉及一种前述增强粘结力的组合物在制备木制部 件连接用胶水中的用途。
与现有相比，本发明具有如下的有益效果：本发明的增强粘结力的组 合物能够显著提升木制部件连接用胶水的综合性能。使得最终制备的胶水 中醋酸乙烯酯的含量大幅下降，且无需使用甲醛等溶剂，从根本上提升了 产品的环保型；同时本发明的胶水在热稳定性能，初干时间，耐水性能， 粘结强度和固化时间等指标上具有优异表现，综合性能优越。
具体实施方式
下面来说明本发明的实施例。在本发明的一种实施方式中描述的元素 和特征可以与一个或更多个其它实施方式中示出的元素和特征相结合。应 当注意，为了清楚的目的，说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技 术人员已知的部件和处理的表示和描述。
实施例1
本实施例涉及一种增强粘结力的组合物，所述组合物能够用于制备木 制部件连接用胶水，所述胶水包括如下重量份数的各组分：
聚醋酸乙烯酯700，
醋酸乙烯酯300，
聚乙烯醇120，
邻苯二甲酸二丁酯60，
二甘醇二苯甲酸酯20，
辛醇10，
异丙醇30，
甲基丙烯酸烯丙酯10，
双甲基丙烯酸乙二醇酯5，
甲苯二异氰酸酯3，
碳酸氢钠35，
水1400，
乳化剂40，乳化剂为油酸钠(即十八烯酸钠)；
引发剂5，引发剂为过硫酸铵。
本实施例中涉及的各组分均可通过公开的市售渠道获得。本实施例中 木窗中木制部件连接用胶水的制备方法步骤如下：
步骤一，搅拌条件下，取50-73％重量百分比的水和聚乙烯醇，混合， 升温到88-95度，使得聚乙烯醇完全溶解，70-80度下保温1小时，调节 pH为8-9，得到溶液A；
步骤二，取30-40％重量百分比的乳化剂，搅拌条件下，将所述乳化 剂和剩余的水加入到溶液A中，再慢慢加入40-50％重量百分比的醋酸乙 烯酯和40-50％重量百分比的引发剂，升温至88-95度，保温0.3-0.5小 时；冷却至60-70度；之后再慢慢加入剩余的醋酸乙烯酯和剩余的引发剂； 升温至88-95度(℃)，保温0.2-0.4小时；
步骤三，加入30-40％重量百分比的乳化剂和聚醋酸乙烯酯，88-95 度下保温0.2-0.4小时，然后冷却至40-50度(℃)；
步骤四，搅拌条件下，加入碳酸氢钠，邻苯二甲酸二丁酯，二甘醇二 苯甲酸酯，辛醇，异丙醇，混合均匀，得溶液B；
步骤五，向溶液B中加入剩余的乳化剂，甲基丙烯酸烯丙酯，双甲基 丙烯酸乙二醇酯，甲苯二异氰酸酯，混合均匀，40-50度(℃)保温0.1-0.3 小时，冷却至室温，即得所述木窗件连接用胶水。
实施例2
本实施例涉及一种增强粘结力的组合物，所述组合物能够用于制备木 制部件连接用胶水，所述胶水包括如下重量份数的各组分：
聚醋酸乙烯酯1050，
醋酸乙烯酯350，
聚乙烯醇145，
邻苯二甲酸二丁酯100，
二甘醇二苯甲酸酯40，
辛醇15，
异丙醇45，
甲基丙烯酸烯丙酯25，
双甲基丙烯酸乙二醇酯10，
甲苯二异氰酸酯7，
碳酸氢钠50，
水1500，
乳化剂50，乳化剂为十二烷基苯磺酸钠；
引发剂10，引发剂为过硫酸铵。
实施例3
本实施例涉及一种增强粘结力的组合物，所述组合物能够用于制备木 制部件连接用胶水，所述胶水包括如下重量份数的各组分：
聚醋酸乙烯酯800，
醋酸乙烯酯315，
聚乙烯醇125，
邻苯二甲酸二丁酯80，
二甘醇二苯甲酸酯25，
辛醇12，
异丙醇35，
甲基丙烯酸烯丙酯15，
双甲基丙烯酸乙二醇酯7，
甲苯二异氰酸酯4，
碳酸氢钠39，
水1450，
乳化剂45，乳化剂为十二烷基苯磺酸钠；
引发剂6，引发剂为过硫酸钾。
实施例4
本实施例涉及一种增强粘结力的组合物，所述组合物能够用于制备 木制部件连接用胶水，所述胶水包括如下重量份数的各组分：
聚醋酸乙烯酯950，
醋酸乙烯酯335，
聚乙烯醇135，
邻苯二甲酸二丁酯90，
二甘醇二苯甲酸酯35，
辛醇14，
异丙醇40，
甲基丙烯酸烯丙酯22，
双甲基丙烯酸乙二醇酯9，
甲苯二异氰酸酯6，
碳酸氢钠45，
水1480，
乳化剂48，乳化剂为十二烷基苯磺酸钠；
引发剂9，引发剂为过硫酸钾。
实施例5
本实施例涉及一种增强粘结力的组合物，所述组合物能够用于制备 木制部件连接用胶水，所述胶水包括如下重量份数的各组分：
聚醋酸乙烯酯900，
醋酸乙烯酯330，
聚乙烯醇130，
邻苯二甲酸二丁酯85，
二甘醇二苯甲酸酯30，
辛醇13，
异丙醇37，
甲基丙烯酸烯丙酯19，
双甲基丙烯酸乙二醇酯8，
甲苯二异氰酸酯5，
碳酸氢钠41，
水1460，
乳化剂46，乳化剂为十二烷基苯磺酸钠；
引发剂8，引发剂为过硫酸钾。
对比例1
现有技术中胶水的常规制备方法包括如下步骤：取聚乙烯醇300份， 搅拌条件下，加入十二烷基苯磺酸钠40份，水800份，搅拌10-15分钟； 加入醋酸乙烯酯450份，10份过硫酸钾，65-70度下保温待回流基本消失， 升温到80-85度，加入醋酸乙烯酯800份，10份过硫酸钾，升温到90-95 度保温05-0.6小时，冷却到50度，加入邻苯二甲酸二丁酯50份，碳酸 氢钠10份，搅拌均匀，冷却，得胶水。
实施效果
为验证本发明之实施效果，进行如下指标的测试：
1、环保性能，生产及使用者的主观感受；
2、热稳定性测定：在50-60度下保持6天，观察是否发生变化，若 出现沉淀或凝胶现象越多，则热稳定性越差；
3、初干时间测定：取木制件，取6g胶水均匀涂在木制件表面，观测 其干燥时间；5次重复，取平均值；
4、耐水性测定：取一组(2个)同样规格的木制件，在每个木制件 对应的接触面按150g每平方米涂布胶水，每个接触面的规格为 100mm*30mm,之后将两个木制件的接触面对应叠合压紧，自然干燥12小 时，在30-35度水中浸泡，测定开胶时间；5次重复，取平均值；
5、粘结强度测定：取一组(2个)同样规格的木制件，在每个木制 件对应的接触面按150g每平方米涂布胶水，每个接触面的规格为 100mm*30mm,之后将两个木制件的接触面对应叠合压紧，叠合时间不超过 10分钟，接触面施加1Mpa压力，室温下，装配时间12小时，解除压力 后再放置12小时，进行强度试验；5次重复，取平均值；
6、固化时间测定，取胶水10g,放置于烧杯中，50-55度下水浴加热， 搅拌，测定其固化时间；5次重复，取平均值。
表1


表1为各实施例与对比例的实验效果，由表1可知，本发明实施例 1-5的胶水环保性能均优于对比例1，各实施例制备的胶水均无味道，生 产及使用者的主观感觉较好，分析原因，本发明的胶水在组分中大量减少 醋酸乙烯酯的用量，用无毒的聚醋酸乙烯酯来代替醋酸乙烯酯，显著提升 了胶水的环保性能；由于聚醋酸乙烯酯和醋酸乙烯酯的性质并不相同，为 满足制备胶水的性能和制备过程中的工艺稳定性，需要调控聚醋酸乙烯酯 和醋酸乙烯酯的比例在一合适范围内，同时需要对乳化剂，引发剂的用量 也有特定的要求；本发明的胶水通过整体的组分调整，各组分之间进行协 同，实现了同时采用聚醋酸乙烯酯来和醋酸乙烯酯提升环保性能的同时， 还能实现胶水综合性能的显著提升的意外技术效果，具有显著的创新性。
热稳定性指标，本发明实施例1-5的热稳定性能也均优于对比例1， 实验观测，实施例1-5制备的胶水未出现明显沉淀或凝胶现象，实施例 1-5制备的胶水有上下两层乳液现象，上层乳液流动性较强，下层乳液胶 粘稠，流动性稍弱，热稳定性能优异；反观对比例1，在保持25天后， 胶水出现较为明显的凝胶现象，热稳定性能较差。
初干时间指标，由表1可知，本发明实施例1-5的初干时间均短于对 比例1，初干时间越短，说明胶水的性能越优异；对比例1的初干时间长 达50分钟，本发明实施例初干时间最长为35分钟，最短柯达24分钟， 远优于对比例1。
耐水性指标，由表1可知，本发明实施例1-5制备胶水的耐水性均好 于对比例1，耐水性能至少提升了2倍以上，具有显著的技术效果。
粘结强度指标，由表1可知，对比例1制备胶水的粘结强度指标为 5.34Mp，而本发明制备胶水的粘结强度指标均在9.01Mp以上，至少提升 了68.7％，其中性能最好的实施例5制备的胶水粘结强度指标达到了 9.81Mp，性能提升高达83.7％，具有意向不想的技术效果。
固化时间指标，由表1可知，对比例1制备胶水的固化时间为450 秒，实施例1-5制备胶水的固化时间均在420秒以内，最短的为实施例5 制备的胶水，固化时间缩短至305秒，仅为对比例1制备胶水固化时间的 72％左右，显著缩短了胶水的固化时间，具有显著的技术进步。
综上可以看出，本发明实施例1-5制备的胶水性能不仅环保性能显著 提升，而且同时实现了胶水综合性能的显著提升，具有意想不到的技术效 果。对表1中体现的各项指标进行综合比对，申请人发现实施例5指标的 胶水在各项指标上均有最优异的表现，无疑实施例5为本发明的最佳实施 例。
结合本发明之优异效果，申请人对本发明的组分及工艺进行阐述：本 发明的胶水为提升环保性能，采用了合理减少醋酸乙烯酯的用量，用无毒 的聚醋酸乙烯酯来代替醋酸乙烯酯的技术思路，由于聚醋酸乙烯酯和醋酸 乙烯酯的性质并不相同，为满足制备胶水的性能和制备过程中的工艺稳定 性，需要调控聚醋酸乙烯酯和醋酸乙烯酯的比例，同时必须关注体系中其 余组分的选择。申请人之所以必须要在同一体系中使用聚醋酸乙烯酯和醋 酸乙烯酯，而不是完全摒弃醋酸乙烯酯，是因为现有技术中普遍采用醋酸 乙烯酯作为原料生产胶水，本发明在体系中保留使用醋酸乙烯酯能够使得 本发明之技术具有非常强的推广价值，能够使得现有胶水生产厂商易于接 受这种改进的生产工艺，而非全新之生产工艺，使得本发明之技术具有良 好市场应用价值；另一方面兼顾生产成本之考虑。
申请人经过大量实验，意外发现，聚醋酸乙烯酯与醋酸乙烯酯的重量 比为(700-1050):(300-350)才实现本发明之发明目的，若醋酸乙烯酯的 用量超出该比例，则最终制备的胶水环保性能就无法显著提升，与现有技 术之普通胶水环保性能差别不大，若聚醋酸乙烯酯之含量过高，则会导致 制备工艺反应稳定性变差，不易控制，胶水综合性能变差，导致最终胶水 的综合性能无法显著提升。
邻苯二甲酸二丁酯和二甘醇二苯甲酸酯均为增塑剂，本发明为适应复 合原料之反应体系，采用了同时加入邻苯二甲酸二丁酯和二甘醇二苯甲酸 酯的做法；辛醇和异丙醇，不仅能够用于溶解邻苯二甲酸二丁酯和二甘醇 二苯甲酸酯，有利于提高胶水的粘合度；还能起到一部分消泡剂之作用， 有利于本发明胶水制备时的平稳；本申请人认为，邻苯二甲酸二丁酯，二 甘醇二苯甲酸酯和辛醇，异丙醇四种组分在一起构成了协同作用的微小体 系，能够特定满足聚醋酸乙烯酯与醋酸乙烯酯作为复合原料结合聚乙烯醇 反应的特殊要求，不仅实现了反应体系平稳，不使用消泡剂的显著功效， 还能有效提升胶水的粘合性能，对于提升最终胶水的粘结强度和固化时间 等指标具有直接的作用效果。
甲基丙烯酸烯丙酯，双甲基丙烯酸乙二醇酯和甲苯二异氰酸酯具有粘 合剂之作用，申请人巧妙地选择这3种物质，结合特定的比例，构成协同 作用体系，在合适的时间加入制备工艺体系中，极为显著地提升了最终胶 水的综合性能，且并未对胶水的稳定性产生不良之影响，由于加入到反应 体系的时间为最后，故也未使得胶水的制备工艺变得更为复杂，具有显著 的技术进步。同时，本领域常识，通常情况下在合理的范围内，胶水的浓 度越高则使用效果越好，为降低成本，很多生产厂家制备的胶水浓度仅为 40％左右，而正常应该为50-60％左右；胶水稀释后，其水分含量提高，在 使用时，胶水含有的水分会渗入木制件，使得木头膨胀，造成木制件之间 无法结合，造成严重的产品质量问题发生。因此，出于提高市场竞争力的 目的，在合理降低成品胶水浓度的同时还能保持其使用效果与同类产品持 平，无疑具有巨大的市场价值。本发明制备的胶水在稀释到市场同类产品 的程度时，相关的粘结强度，固化时间，耐水性等知晓显著优于同类产品， 这大大提升了本发明产品的市场竞争力，具有巨大的市场价值，申请人分 析，这和在本发明的体系中使用了“邻苯二甲酸二丁酯，二甘醇二苯甲酸 酯和辛醇，异丙醇”和“甲基丙烯酸烯丙酯，双甲基丙烯酸乙二醇酯和甲 苯二异氰酸酯”这2个特殊的协同组合有至关重要的联系，这2个协同体 系不仅分别能够提升胶水的粘结性能，结合在一起，还能够发生进一步的 微妙协同作用，进一步提高胶水的粘结性能，显著增加了本发明制备胶水 的市场竞争力。
结合表1的实验效果，实施例1-5的各项指标尽管都优于对比例1， 但实施例1-5之间也有所差异，分析下来，实施5为本发明之最佳实施例， 可见，组分的含量选择对于指标胶水的最终性能也有至关重要的影响，故 而本发明的创新性也同时体现在各组分的含量选择方面。
当然，因为本发明胶水的设计思路和发明目的之要求，本发明其余组 分选择及含量选择显然也是非显而易见的，绝非本领域技术人员结合现有 技术即可轻易想到。这在本发明胶水的制备工艺方面有进一步的体现，结 合本发明的实施例可以看到，本发明的制备方法采用五个步骤设计，分批 分次加入原料，且加入的百分比有特殊之范围，而非采用现有技术常规的 一次性加入，这种工艺是与本发明胶水组分的特殊配比相适应的，只用采 用这种工艺，才能保证反应体系的平稳有序进行，确保最后制备胶水的优 异品质。
综上所述，本发明的增强粘结力的组合物能够显著提升木制部件连接 用胶水的综合性能。使得最终制备的胶水中醋酸乙烯酯的含量大幅下降， 且无需使用甲醛等溶剂，从根本上提升了产品的环保型；同时本发明的胶 水在热稳定性能，初干时间，耐水性能，粘结强度和固化时间等指标上具 有优异表现，综合性能优越。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对 其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通 技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修 改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不 使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。